第3章(上)信令系统

3 11信令定义3 12信令的分类3 13信令方式3 14N0 7信令系统3 15N0 7信令网思考题 第11讲 信令概念与中国N0 1信令第12讲 N0 7信令网 第3章信令系统 通信网中任意两个通信终端之间的通信都离不开信令 终端与交换节点之间 各个交换节点之间以及不同网络之间的互通 都必须在信令的控制下进行 信令系统是通信网的重要组成部分 是保证通信网正常运行所必不可少的 信令技术是通信网的基本技术 在本章中我们首先介绍有关信令的一些基本概念 然后重点介绍目前通信网中普遍采用的No 7信令系统和No 7信令网的相关原理与技术 4 1信令的基本概念4 1 1信令在回答什么是信令 信令的作用是什么的问题之前 我们先来看看图4 1 图4 1所表示的是电话网中两个用户终端通过两个端局进行电话呼叫的基本信令流程 它描述的是在一个完整的呼叫过程中经简化了的信令交互过程 图4 1电话呼叫的基本信令流程 信令的分类1 监视信令 路由信令和管理信令按照信令所完成的功能来划分 我们可将信令分为监视信令 路由信令和管理信令 监视信令监视信令具有监视功能 用来监视通信线路的忙闲状态 比如用户线上主 被叫的摘 挂机信令以及中继线上的占用信令 都是监视信令 它们分别表示了当前用户线和中继线的占用情况 路由信令路由信令具有选择接续方向 确定通信路由的功能 比如主叫用户所拨的被叫号码就是路由信令 它是此次通信的目的地址 交换机依据它来选择接续方向 确定路由 进而找到被叫 管理信令管理信令具有操作维护功能 用于通信网的操作 管理和维护 从而保证通信网的正常运行 比如No 7信令系统中的信令网管理消息 导通检验消息等都是管理信令 2 用户信令和局间信令按照信令所工作的区域来划分 我们可将信令分为用户信令和局间信令 用户信令用户信令是在用户终端和交换节点之间的用户线上传送的信令 即用户 网络接口 UNI 信令 主要有用户线状态信令 地址信令和各种音信令 1 状态信令用户线的状态信令是反映用户线忙闲状态的信令 也就是用户线的监视信令 比如用户线上的摘 挂机信令 2 地址信令用户线的地址信令也就是通信的目的地址 用于选择路由 接续被叫 也就是用户线的路由信令 比如用户所拨的被叫号码 用户线的地址信令有两种方式 一种是直流脉冲 PULSE 方式 另一种是双音多频 DTMF 方式 3 音信令用户线的音信令是业务节点通过用户线向通信终端发送的各种音信号和铃流 以提示或通知终端采取相应的动作 比如交换机向用户发送的振铃和拨号音 忙音 回铃音等各种音信令 在通信网中 用户线信令有模拟信令和数字信令两种形式 模拟用户线上传送的是模拟信令 数字用户线上传送的是数字信令 我们分别称其为模拟用户线信令和数字用户线信令 PSTN网络的用户线信令是模拟用户线信令 ISDN的DSS1 DSS 数字用户信令 信令和B ISDN的DSS2信令是数字用户线信令 用户信令相比局间信令要少而简单 局间信令局间信令是通信网中各个交换节点之间传送的信令 即网络接口 NNI 信令 它在局间中继线上传送 主要有与呼叫相关的监视信令 路由信令和与呼叫无关的管理信令 用来控制通信网中各种通信接续的建立和释放 以及传递与通信网管理和维护相关的信息 目前通信网的局间信令都是数字信令 主要采用No 7信令系统和中国1号信令系统 局间信令相比用户信令要多而复杂 局间信令按传送方向划分为 前向信令 后向信令 前向信令 主叫局 去话局 发往被叫局的信令后向信令 被叫局 来话局 发往主叫局的信令 3 随路信令和公共信道信令按照信令传送通路与用户信息传送通路的关系 按信道分类 可将信令分为随路信令 CAS ChannelAssociatedSignaling 和公共信道信令 CCS CommonChannelSignaling 也叫共路信令 随路信令随路信令是信令和用户信息在同一通路上传送的信令 交换系统A和交换系统B之间没有专用的信令通道来传送两点之间的信令 信令是在所对应的用户信息通路上传送的 在通信接续建立时 用户信息通路是空闲的 没有信息要传送 因而可用于传送与接续相关的信令 图4 2随路信令系统 随路信令的传送通路与用户信息的传送通路具有相关性 这种相关性不仅体现在上面所讲的共用通路传送信令和用户信息 还表现在信令通道与用户信息通道之间存在着某种一一对应的关系 中国1号信令是随路信令 它是由线路信令和多频互控信令 MFC 也叫记发器信令 构成的 多频互控信令是路由信令 用于传递被叫号码 主叫号码 主叫用户类别等信息 它是在此次通话所占用的话路中传送的 线路信令是监视信令 用于传递中继电路空闲 占用 被叫应答 主被叫摘挂机等状态 它是在局间PCM中继系统的TS16中传送的 该信令虽然不在话路中传送 但是信令传送通道与话路之间存在着时间位置上的一一对应关系 这种对应关系如图4 3所示 图4 330 32路PCM中的数字型线路信令 在30 32路PCM的帧结构中 16个帧构成1个复帧 这16个帧记做F0 F15 每个帧有32个时隙 记做TS0 TS31 每个时隙为8bit编码 在这32个时隙中 TS0用于帧同步和帧失步告警 TS1 TS15 TS17 TS31为话路 F0的TS16用于复帧同步 F1 F15的TS16用来传送30个话路的线路信令 如图中所示 每路话路的线路信令占用4个bit F1 F15的TS16的高4个比特用来传送TS1 TS15话路的线路信令 而低4个比特用来传送TS17 TS31话路的线路信令 由此可见 中国1号信令的线路信令的传送与话路存在着一一对应关系 线路信令通道与话路之间具有相关性 因此 我们可以总结出随路信令所具有的两个基本特征 1 共路性 信令和用户信息在同一通信信道上传送 2 相关性 信令通道与用户信息通道在时间位置上具有相关性与公共信道信令相比 随路信令的传送速度慢 信令容量小 传递与呼叫无关的信令能力有限 不便于信令功能的扩展 支持通信网中新业务的能力较差 公共信道信令公共信道信令的信令通路和用户信息通路是分离的 信令是在专用的信令通道上传送的 图4 4是公共信道信令系统示意图 在图中 交换系统A和交换系统B之间设有专用的信令通道来传送两点之间的信令 而用户信息 比如话音 是在交换系统A和B之间的话路上传送的 信令通道与话路相分离 在通信连接建立和拆除时 A B交换系统通过信令通道传送连接建立和拆除的控制信令 在信息传送阶段 交换系统则在预先选好的空闲话路上传送用户信息 图4 4公共信道信令系统 公共信道信令的信令通道与用户信息通道之间不具有时间位置的关联性 彼此相互独立 比如一条PCM上的30路话路的控制信令通道可能根本就不在这条PCM上 可以总结出公共信道信令所具有的两个基本特征 1 分离性 信令和用户信息在各自的通信信道上传送 2 独立性 信令通道与用户信息通道之间不具有时间位置的关联性 彼此相互独立 No 7信令是公共信道信令 公共信道信令的传送速度快 信令容量大 可传递大量与呼叫无关的信令 便于信令功能的扩展 便于开放新业务 可适应现代通信网的发展 信令方式我们知道信令是通信网中规范化的控制命令 所谓规范化就是在信令构成 信令交互时要遵守一定的规约和规定 这些规约和规定就是信令方式 它包括信令的结构形式 信令在多段路由上的传送方式以及信令传送过程中的控制方式 我们通常所说的信令系统 就是指为实现某种信令方式所必须具有的全部硬件和软件系统的总和 1 结构形式信令的结构形式是指信令所能传递信息的表现形式 它一般可分为未编码和编码二种结构形式 1 未编码信令未编码信令是按照脉冲的个数 脉冲的频率 脉冲的时间结构等来表达不同的信息含义的 比如用户在脉冲方式 pulse 下所拨的号码是以脉冲个数来表示0 9个数字的 而拨号音 忙音 回铃音是由相同频率的脉冲采用不同的时间结构 脉冲断续时间不同 而形成的 未编码的信令用于用户线信令 2 编码信令信令的编码方式主要有两种 一种是采用多频制进行编码 一种是采用二进制数字进行编码 因而编码的信令主要有两类 模拟型多频制信令 数字型二进制信令 编码信令用于局间信令和某些用户线信令 已编码方式有以下几种形式 1 模拟编码方式 有起止式单频编码 双频二进制编码和多频编码方式 其中使用最多的是多频编码方式 以我国1号记发器信令为例 它的前向信令就设置了六种频率 每次取出两个同时发出 表示一种信令 共有15种编码 多频编码方式的特点是编码较多 有自检能力 可靠性较好等 曾被广泛地使用于随路信令系统中 2 二进制编码方式 典型的代表是中国No 1数字型线路信令 它使用4bit二进制编码来表示线路的状态信息 3 信令单元方式 其实就是不定长分组形式 用经二进制编码的若干字节构成的信令单元来表示各种信令 该方式编码容量大 传输速度快 可靠性高 可扩充性强 是目前的各类公共信道信令系统广泛采用的方式 其典型代表是No 7信令系统 模拟型多频制信令 多频 是指多频编码信号 即由多个频率组成的编码信号 双音多频 DTMF 信令和多频互控 MFC 信令都是采用多频编码方式的信令 DTMF有2组频率 一个高次群 一个低次群 分别由4个频率构成 可表示16种信令 属用户信令 用于传递通信地址 即被叫号码 MFC有6个频率 分别给以编号0 1 2 4 7 11 频率的两两组合表示一种信令 即6中取2 可表示15种信令 即数字1 15 该数字为两个相应频率编号之和 10 14 15除外 属局间信令 信令分前向信令 主叫局发往被叫局的信令 和后向信令 被叫局发往主叫局的信令 两种 它们的频率分别为 前向信令 1380Hz 1500Hz 1620Hz 1740Hz 1860Hz 1980Hz 后向信令 1140Hz 1020Hz 900Hz 780Hz 660Hz 500Hz 数字型二进制信令采用二进制进行编码的数字型信令主要有 中国1号信令的数字型线路信令和No 7信令 中国1号的数字型线路信令是采用4位二进制编码来表示线路状态的信令 该信令基于30 32路PCM传输系统 通过TS16在局间传送 如图4 3所示 其中a b c d各比特位的编码含义如下 在这里下标f表示前向信令 即主叫局发往被叫局的信令 下标b表示后向信令 即被叫局发往主叫局的信令 af 表示发话局状态或主叫用户状态的前向信号af 0为摘机占用状态af 1为挂机拆线状态bf 表示向来话交换局指示故障状态的前向信号bf 0为正常状态bf 1为故障状态cf 表示话务员再振铃的前向信号cf 0为话务员再振铃cf 1为话务员未再振铃或未进行强拆操作ab 表示被叫用户摘挂机状态的后向信号ab 0为被叫摘机状态ab 1为被叫挂机状态bb 表示受话局状态的后向信号bb 0为示闲状态bb 1为占用或拥塞状态cb 表示话务员回振铃的后向信号或呼叫是否到达被叫cb 0为话务员进行回振铃操作或呼叫到达被叫cb 1为话务员未进行回振铃操作或呼叫未到达被叫 在No 7信令系统中 信令传送的最小单元是信令单元 SU 它是由若干个二进制编码的八位位组构成 2 传送方式信令在多段路由上的传送方式有3种 端到端方式 逐段转发方式和混合方式 1 端到端方式端到端方式传送信令的过程如图4 5所示 这是一个本地通话的信令传送示例 PQRSABCD是此次通话的被叫号码 其中PQRS是局号 发端局收到用户所拨的被叫号码后 将PQRS发给第一转接局进行选路 并将话路接续到该转接局 第一转接局依据PQRS选路到第二转接局 将话路接续到该转接局 发端局将PQRS再发给第二转接局进行选路 第二转接局依据PQRS选路到终端局 将话路接续到终端局 发端局将PQRSABCD 或ABCD 发给终端局以建立端到端的话路连接 整个信令传送的过程采用的是端到端的方式 该方式的特点是对线路传输质量要求较高 信令传送速度快 接续时间短 但要求在多段路由上所传送的信令是同一类型的 2 逐段转发方式逐段转发方式传送信令的过程如图4 6所示 图4 6逐段转发方式 发端局收到用户所拨的被叫号码后 将全部被叫号码发给第一转接局进行选路 并将话路接续到该转接局 第一转接局选路到第二转接局 将话路接续到该转接局 并将全部被叫号码发给第二转接局 第二转接局选路到终端局 将话路接续到终端局 并将全部号码发给终端局以建立端到端的话路连接 整个信令传送的过程采用的是逐段转发的方式 该方式的特点是对线路传输质量要求不高 信令传送速度慢 话路接续时间长 在多段路由上传送信令的类型可以不同 3 混合方式混合方式就是在信令传送时既采用端到端方式又采用逐段转发方式 混合方式的特点是可根据电路的情况灵活采用不同的控制方式 以达到信令传送既快速又可靠 中国No 1信令的MFC信令传送方式采用的原则一般是 信令在优质电路上传送采用端到端的方式 在劣质电路上传送采用逐段转发的方式 No 7信令的传送一般采用逐段转发的方式 在某些情况下也可支持端到端的方式 3 控制方式控制信令传送的方式有三种 非互控方式 半互控方式和全互控方式 1 非互控方式在信令发送过程中 信令发送端发送信令不受接收端的控制 不管接收端是否收到 可自由的发送信令 如图4 7所示 其信令发送的控制设备简单 信令传送速度快 但信令传送的可靠性不高 No 7信令采用非互控方式来传送信令 以求信令快速的传送 并采取有效的可靠性保证机制 以克服可靠性不高的缺点 图4 7非互控方式 2 半互控方式在信令发送过程中 信令发送端每发一个信令 都必须等到接收端返回的证实信令或响应信令后 才能接着发下一个信令 也就是说发送端发送信令受到接收端的控制 如图4 8所示 采用这种控制方式的信令系统 其信令发送的控制设备相对简单 信令传送速度较快 信令传送的可靠性有保证 图4 8半互控方式 3 全互控方式全互控方式是指信令在发送过程中 发送端发送信令受到接收端的控制 接收端发送信令也要受到发送端的控制 如图4 9所示 采用这种方式的信令发送过程按照以下5个节拍进行 1 发端局发前向信令 2 终端局收到前向信令后发后向信令 3 发端局收到后向信令后停发前向信令 4 终端局检测到停发前向信令后停发后向信令 5 发端局检测到停发后向信令后发下一个前向信令 全互控方式的特点是抗干扰能力强 信令传送可靠性高 但信令收发设备复杂 信令传送速度慢 主要用于过去传输质量差的模拟电路上 目前在公共信道方式中已不再使用 图4 9全互控方式 信令基本概念小结 1 信令分类按照功能 区域和信道三种方法监视 路由 管理 用户 局间 随路 共路2 信令方式按照结构形式 传送方式和控制方式三个方面未编 编码 模拟 数字 单元 端到端 逐段 混合 非互控 半互控 全互控 CCITT ITU T前身 建议的信令系统有No 1 用于国际人工业务No 2 用于国际半自动业务No 3 用于单音频系统No 4 双音频组合脉冲方式 想用于卫星通信 No 5 用于国际通信No 5bis No 5的变形 几乎未得到应用 No 6 模拟型公共信道系统No 7 数字型公共信道系统No 3 用于单音频系统R1 北美电话网 采用24路PCM的数字型线路信令R2 用于欧洲电话网 中国1号参考样本 中国一号信令系统是一种双向信令系统 可通过2线或4线传输 按方向分为前向信令和后向信令 按信令功能分为线路信令和记发器信令 1 线路信令 LineSignal 线路信令 主要用来监视中继线的占用 释放和闭塞状态 有前向和后向之分 主要有以下几种类型 占用前向信令 请求被叫端接收后续信令 通常会使被叫端由空闲状态变为忙状态 占用确认后向信令 是对占用信令的响应 表示被叫端已由空闲态变为忙态 应答后向信令 表示被叫话机或终端已经应答 前向释放前向信令 用于结束呼叫占用的所有交换和传输设备 后向释放后向信令 表示被叫终端已经终止通信 释放了通信网络链路 释放保护后向信令 是对前向释放信令的响应 表示被叫端的线路及交换设备已经完全恢复到空闲态 在被叫端尚未结束释放保护过程之前 系统将保护该线路不被再次占用 闭塞后向信令 通知主叫端将该线路置于闭塞状态 禁止此后主叫端出局呼叫占用该线路 示闲前向 后向 信令 表示主叫端 被叫端 已处于空闲状态 可供新生的呼叫使用 2 记发器信令 RegisterSignal 记发器信号 主要完成主 被叫号码的发送和请求 主叫用户类别 被叫用户状态及呼叫业务类别的传送 分前向信号和后向信号 前向信号又分 两组 后向信号分A B两组 前向信号组别名称基本含义容量 KA主叫用户类别15KC长途接续类别5KE长市 市内 接续类别5数字信号数字0 910 KD发端呼叫业务类别6后向信号组别名称基本含义容量AA信号收码状态和接续状态的回控证实6BB信号被叫用户状态6 前向 组信号 由接续控制信号和数字信号组成 A KA信号KA信号是发端市话局向发端长途局或发端国际局前向发送的主叫用户类别信号 KA信号提供本次接续的计费种类 定期 立即 免费 和用户等级 普通 优先 KA信号中有关用户等级和通信业务类别信息由发端长途局译成相应的KC信号 KA信号编码信号含义 1普通 定期2普通 用户表 立即3普通 打印机 立即4备用5普通免费6备用7备用8优先定期9备用10优先 免费11备用12备用13测试呼叫14备用15 B KC信号KC信号是长话局间前向发送的接续控制信号 具有保证优先用户通话 控制卫星电路段数等功能 KC信号编码信号含义 11备用12指定电路呼叫13测试呼叫14优先呼叫15控制卫星电路段数 表示已选用了一段卫星电路C KE信号KE信号是终端长话局向终端市话局以及市话局间前向传送的接续控制信号 KE信号编码信号含义 11语音邮箱通知用户留言12 T 测试呼叫13备用14备用15语音邮箱取消通知用户留言D 数字信号 数字信号 0 9 用来表示主 被叫用户号码 此外 数字 15 信号表示主叫用户号码已发完 后向A组信号 是前向 组信号的互控信号 起控制和证实的作用 A组信号编码信号含义 A1 发下一为号码 A2 由第一为发起 A3 转至B组信号 A4 机键拥塞 A5 空号 A6 发KA和主叫用户号码 前向 组信号 KD 是发端业务类别 KD信号编码信号含义1长途话务员半自动呼叫2长途自动呼叫 电话通信或用户传真 用户数据通信 3市内电话4市内用户传真或用户数据通信 优先用户5半自动核对主叫号码6测试呼叫后向B组信号 KB 是表示被叫用户状态的信号 起证实和控制接续的作用KB信号编码信号含义1被叫用户空闲 KD 1 2或6时 被叫用户空闲 互不控制复原 KD 3或4时 2被叫用户 市忙 KD 1 2或6时 备用 KD 3或4时 3被叫用户 长忙 KD 1 2或6时 备用 KD 3或4时 4机键拥塞 KD 1 2或6时 被叫用户忙或机键拥塞 KD 3或4时 5被叫用户空号 KD 1 2或6时 被叫用户空号 KD 1 2或6时 6备用被叫用户空闲 主叫控制复原 KD 1 2或6时 长途接续或测试接续时 KD 1 2或6时 市话接续时 KD 3或4时 发区号 KA 主叫号 15 被叫号 KD A1 A1 A6 A1 A1 A1 A3 KB 发区号 A1 A1 A2 重发区号 被叫号 KD A1 A1 A1 A1 A3 KB 被叫号 KD A1 A1 A3 KB 记发器信令传递顺序图 发市到发长 发长到终长 终长到终市的前向信令发市到发长 被叫电话号码含长途区号 主叫用户类别 KA 1 普通定期 和主叫号码 发端业务类别 KD 2 长途自动呼叫 发长到终长 被叫电话号码 遇长途转接局时先重发长途区号 发端业务类别 KD 上图为端到端转发方式终长到终市 被叫电话号码 发端业务类别 KD 发长到发市 终长到发长之间 终话到终长的后向信令发长到发市 A1 发下一位 A6 发KA和主叫号 A3 发KD KB 被叫状态 终长到发长之间 A1 A2 从第一位起重发 A3 KB终话到终长 A1 A3 KB 记发器信令传递顺序 分三段传递信令 信令编码1 线路信令线路信令分模拟线路信令和数字型线路信令 模拟线路信令利用通过中继线的电流或某一单音频 2600Hz或2400Hz 脉冲信号表示 数字型线路信令通过数字编码表示 信令名称信令编码信令方向数字编码模拟编码 2600Hz方式 示闲1011无双向占用0011单脉冲150ms前向占用确认0011无后向应答0111单脉冲150ms后向前向释放1011单脉冲600ms前向后向释放1111单脉冲600ms后向释放保护1011无后向闭塞1111连续信号后向2 记发器信令记发器信号一般采用双音多频方式编码 采用120Hz的等差级频 前向信号采用1380Hz 1140Hz频段 按六中取二编码 最多可组成15种信号 后向信号采用780Hz 1140Hz频段 按四中取二编码 最多可组成6种信号 信令传输1 线路信令对模拟线路信令 一般通过话音通道传输 对数字型线路信令 则通过PCM系统的第16时隙传输 2 记发器信令记发器信号的传输可采用互控方式 MFC 或非互控方式 MFP 进行 采用互控方式时 一个互控周期分四个节拍 第一个节拍主叫端发送前向信号 第二个节拍被叫端收到前向信号 回送后向信号 第三个节拍为主叫端收到后向信号 停发前向信号 第四个节拍为被叫端检测到前向信号停发 停发后向信号 记发器信号为带内信号 频率在话音频带内 因此即可通过模拟信道直接传输 也可经PCM编码后 由数字信道传输 正因为记发器信号是在话音信道内传输 所以一号信令是一种随路信令 中国一号信令系统小结 1 工作区域局间随路信令 早期模拟中继线和数字中继线 2 传输通道分线路信令 实线中继直流电位 频分模拟中继2600Hz单频 数字中继TS16数字4位 和寄发器信令 带内传输 3 记发器信令过程 了解 主叫局 发被叫号 主叫用户类别 KA 和发端业务类别 KD No 7信令系统概述随路信令主要存在以下的缺点 信令传送速度慢 不能适应数字交换和数字传输 信令容量有限 信令系统功能受到限制 无法传送与呼叫无关的信令信息 如网管信息 面向应用条件设计的信令 使得不同网络或同一网络具有不同的信令系统 不经济且不便于管理 信令设备一般按话路配备 成本较高 No 7信令的主要优点是 信令传送速度快 中国一号信令每秒传送的数字一般只有5 6个 七号信令号码传送以及应答等时间几乎可以忽略不计 信令容量大 具有提供大量信令的能力 一个信令链路可为3000个以上中继话路服务 能完成与呼叫无关的信令的传送 支持多种新业务 支持ISDN 移动通信 智能网等业务 多路信令在公共信令设备上传送 信令设备经济 设备规范 组网方便 信令网与通信网的分离 便于运行维护和管理 No 7信令系统具有以下的特点 No 7信令采用公共信道方式 其局间的No 7信令链路是由两端的信令终端设备和它们之间的数据链路组成的 数据链路是速率为64kbit s的双向数据通道 图4 10No 7信令的公共信令链路 No 7信令传送模式采用的是分组传送模式中的数据报方式 其信息传送的最小单位 信令单元 SU 就是一个个分组 并且基于统计时分复用方式 因而在No 7信令系统中 为保证信令信息可靠地传送 信令终端应具有对SU同步 定位和差错控制功能 同时SU中必须包含一个标记 以识别该信令单元传送的信令属于哪一路通信 由于话路与信令通道是分开的 所以必须要对话路进行单独的导通检验 必须要设置备用设备 以保证信令系统的可靠性 No 7信令系统结构1 基本功能结构No 7信令的基本功能结构由消息传递部分 MTP 和用户部分 UP 组成 No 7信令的基本功能结构 1 消息传递部分 MTP 消息传递部分 MTP 的主要功能是在信令网中提供可靠的信令消息传递 并在系统和信令网故障的情况下 具有为保证可靠的信息传送而做出响应并采取必要措施的能力 它由三个功能级组成 信令数据链路功能 MTP1 信令链路功能 MTP2 信令网功能 MTP3 a 信令数据链路功能 MTP1 信令数据链路功能 MTP1 对应OSI七层协议的物理层 它定义了数据链路即传输媒体的物理 电气和功能特性以及链路接入节点的方法 信令数据链路可以是模拟的或数字的 数字传输信道基于PCM传输系统 可为信令传输提供一条64kbit s的双向数据通路 如图4 12所示 其中接口是指数据终端设备或时隙接入设备 信令数据链路的基本要求是透明性 在传输链路上不能接入回波抑制器 数字衰减器或A 律变换器等设备 图4 12信令数据链路 b 信令链路功能 MTP2 信令链路功能 MTP2 对应OSI七层协议的数据链路层 它规定了在一条信令链路上传送信令消息的功能及相应程序 以保证信令点之间消息的可靠传送 其主要功能包括信令单元的定界和定位 差错检验和纠错以及流量控制等 信令链路功能结构如图4 13所示 图4 13信令链路功能 c 信令网功能 MTP3 信令网功能 MTP3 属于OSI七层协议的网络层 它是在信令网出现故障的情况下 为保证仍能可靠地传递各种信令 规定了在信令点之间传送管理消息的功能和程序 信令网的功能可分为信令消息处理功能和信令网管理功能 信令网功能结构如图4 14所示 图4 14信令网功能 信令消息处理功能是保证将信令发送到相应的信令链路或用户部分 即完成发送消息的选路和接收消息的分配或转发 信令消息处理功能包括消息识别功能 消息分配功能和消息路由功能 信令网管理功能可控制信令路由和信令网结构 以便在信令网出现故障时 提供信令网网络结构的重新组合 完成保存或恢复正常的消息传递能力 信令网管理功能包括 信令业务量管理 信令链路管理和信令路由管理 2 用户部分 UP 用户部分是No 7信令的第四功能级 其主要功能是控制各种基本呼叫的建立和释放 用户部分 UP 可以是电话用户部分 TUP 数据用户部分 DUP 和ISDN用户部分 ISUP 等 通过以上的介绍我们知道 No 7信令系统的基本结构采用的是分级结构 它总共有4级 消息传递部分 MTP 的MTP1 MTP2 MTP3构成了No 7信令系统的一 二 三功能级 用户部分 UP 是No 7信令系统的第四功能级 No 7信令系统的四级功能结构如图4 15所示 图2 18TUP在电话网中的位置 图4 15No 7信令系统的四级功能结构 2 面向OSI七层协议的信令系统结构人们通过对No 7信令系统的深入研究 发现它与OSI参考模型很相似 它们都采用分级或分层的模块化结构 OSI参考模型广泛应用于计算机网络通信 而No 7信令系统应用于信令网 两者对信息 数据与信令 的传送都采用的是分组传送的数据报方式 因而人们认为两者是一致的 于是在No 7信令系统基本功能结构的基础上 设计了面向OSI七层协议的No 7信令体系结构 如图4 16所示 图4 16面向OSI七层协议的No 7信令系统结构 No 7信令的MTP3属于OSI参考模型中的网络层 但它只具有部分网络层功能 MTP3存在着不能跨网直接寻址 不能提供端到端的信令传递 不能传递与电路无关的信令 不支持逻辑连接等缺陷 为了使通信网的信令可支持不断涌现的新技术新业务 使No 7信令与OSI参考模型相一致 因此在No 7信令系统的结构中又增加了信令连接控制部分 SCCP 和事务处理能力部分 TC SCCP弥补了MTP3的不足 加强了消息传递功能 具有传送与电路无关的信息能力 可满足ISDN的多种补充业务的信令要求以及为传送信令网的维护运行和管理数据信息提供可能 SCCP与MTP3一起构成了网络业务部分 NSP 提供对应于OSI参考模型网络层的功能 TC完成OSI参考模型的4 7层的功能 它包括事务处理能力应用部分 TCAP 和中间业务部分 ISP TCAP完成OSI参考模型的第7层 应用层 的部分功能 ISP则对应于OSI参考模型的第4 6层 传送层 会话层 表示层 ISP目前还处于研究之中 由于ISP尚未定义 因而目前TCAP直接通过SCCP传递信令 TC用户是指各种应用 目前主要有智能网应用部分 INAP 移动应用部分 MAP 和运行维护管理应用部分 OMAP 这样新增的SCCP TC与原来的MTP TUP DUP ISUP一起构成了一个四级结构和七层协议并存的信令系统结构 其主要应用包括 智能网 IN 网络的操作管理和维护 OMAP 公共陆地移动通信网 GSM 和N ISDN的部分补充业务 TCAP具有管理事务处理的能力 这一能力是通过标准的对话过程实现的 OMAP MAP等都利用TCAP来转移与应用有关的事务处理 如在运行管理中心和交换局之间收发运行管理数据 对移动电话设备的位置进行登记等 当传送数据业务量较小而实时性很强的信息 例如对业务控制点的询问 时宜采用SCCP无连接服务 当信息的数据量很大但无实时性要求 如传递与业务量有关的统计数据和文件 时采用SCCP面向连接服务 3 ATM中的No 7信令系统结构ATM中的NO 7信令系统结构如图4 17所示 B ISDN的接续功能比窄带更复杂 对信令提出了更高的要求 因此在信令的用户部分增加了B ISDN的用户部分 B ISUP B ISUP有两种支持方式 一种是直接通过ATM链路 经过ATM层 ATM信令适配层 SAAL 和增强的MTP3层的支持 另一种是通过No 7信令网 经过新增加的B SCCP部分 MTP1 MTP2和MTP3的支持 图4 17ATM中的No 7信令系统结构 小结 1 传输通道 基本结构 局间共路信令 信令单元格式 分MTP和UP两大部分2 MTP部分 分MTP1 64kb s数据通路 MTP2 链路功能 和MTP3 消息分发和信令网管理 三个部分 3 UP部分 分TUP 电话用户 UDP 数据用户 4 增强部分 通过SCCP 信令连接控制 支持ISUP ISDN用户 通过B SCCP或ATM网增强的MTP3支持B ISUP 通过SCCP及TC 事务处理能力 支持INAP 智能网应用 MAP 移动应用 OMAP 运行管理维护应用 作业 1 信令如何进行分类 什么是信令方式 如何选用信令方式 2 简介中国No 1信令的工作区域 功能分类和传输通道3 指出No 7信令系统的优点和特点 简述No 7信令系统的结构 4 信令系统名词解释 线路信令 记发器信令 前向信令 后向信令 全互控方式 CAS CCS MTP MTP3 TUP ISUP B ISUP SCCP TC用户 信令单元格式No 7信令传送各种信令 是通过信令消息的最小单元 信令单元 SU 来传送的 1 信令单元的基本结构No 7信令采用可变长的信令单元 它由若干个8位位组组成 它有三种信令单元格式 用来传送第四级用户级的信令消息或信令网管理消息的可变长的消息信令单元 MSU 在链路启用或链路故障时 用来表示链路状态的链路状态单元 LSSU 用于链路空或链路拥塞时来填补位置的插入信令单元 FISU 亦称填充单元 如图4 18所示 图4 18信令单元格式 每个信令单元都包含有以下共有的部分 F 标志码 为01111110 标识每个SU的开始或结束 BSN 后向序号 已接收的消息序号 按0 127顺序连续循环FSN 前向序号 被传送的消息序号 按0 127顺序连续循环BIB 后向指示比特 用于消息信号单元的重发FIB 前向指示比特 用于消息信号单元的重发LI 长度表示语 用于指示LI和CK间的字节数 通过该字段可区分三种信令单元 其中MSU L1 2 LSSU L1 1 2 FISU L1 0CK 校验码上述这些字段用于消息传递的控制 完成信令单元的顺序控制 证实和重发功能 L2 L3分别表示由第2 第3功能级产生的字段 2 LSSU的状态字段 SF LSSU中的SF状态字段用于标志本端链路的工作状态 该字段的具体编码格式及其含义如图4 19所示 图4 19LSSU中的SF字段编码与含义 3 MSU的业务信息字段 SIO 业务信息字段SIO包括业务表示语和子业务字段两部分 SIO的字段格式及其含义说明见图4 20 MSU信令信息字段的各种格式 图2 15不同MSU的格式 4 MSU的信令信息字段 SIF SIF是信令信息字段 在不同类型的消息中 它的构成不尽相同 图4 21是SIF在信令网管理消息中的格式 1 标记部分这里以我国TUP的MSU为例 一个标记由3部分组成 目的信令点编码DPC 长度24比特 源信令点编码OPC 长度24比特 电路识别码CIC 长度12比特 总计占用64比特 其中4比特是备用的 在TUP的MSU中 CIC用于标识该MSU传送的是哪一条话路的信令 即属于局间的哪一条PCM中继线上的哪一个时隙 如采用2 048Mb s数字通路 则CIC的低5比特表示PCM时隙号 其余7比特表示PCM系统号 如采用8Mb s的数字通路 则CIC的低7比特表示PCM时隙号 其余5比特表示PCM系统号 如采用34Mb s的数字通路 则CIC的低9比特表示PCM时隙号 其余3比特表示PCM系统号 同时 CIC的最低4位兼作链路选择字段SLS 来实现信令消息在多条信令链路间进行负荷分担的功能 12比特的CIC理论上允许一条信令链路最多被4096条话路共享 图4 22是SIF在电话用户部分 TUP 消息中的格式 常用TUP有如下信令消息 1 初始地址消息 IAM InitialAddressMessage 是前向信令 是为建立呼叫发出的第一个消息 消息中含有下一个交换局为建立呼叫 确定路由所需的全部或部分地址信息 2 带附加信息的初始地址消息 IAI InitialAddressmessagewithadditionInformation 是为建立呼叫发出的第一个前向信令 除含有下一个交换局为建立呼叫 确定路由所需的全部或部分地址信息外 还附加主叫用户的信息 3 后续地址消息 SAM SubsequentAddressMessage 是前向信令 是在IAM后发送的地址消息 用来传送剩余被叫电话号码 图2 20IAM IAI消息的格式 主叫用户类别用于传送国际或国内呼叫性质信息 例如在国际半自动接续中指明话务员的工作语言 在全自动接续中指明呼叫的优先级 呼叫业务类型 计费方式等信息 消息表示语则反映了本次呼叫的被叫性质 所要求的电路性质和信令类型等信息 在我国信令网上 规定市 长 市 国际发端局间 包括所经的汇接局必须使用带有附加信息的初始地址消息 以传送主叫用户号码信息 其它如追查恶意呼叫 主叫号码显示等也可直接使用IAI 4 地址全消息 ACM AddressCompleteMessage 是后向信令 表示收端局已收全呼叫至被叫用户所需的信息 消息中还可以含有被叫空闲和计费等附加信息 5 应答信令 ANC ANswerSignalCharge 是后向信令 表示被叫摘机应答 并且是计费应答 6 前向拆线信令 CLF CLearForward 是发端局发出的前向释放电路信令 7 释放监护信令 RLG ReLeaseGuard 是收端局对CLF的响应 收端局收到CLF后立即释放话路 并发出RLG 图2 21正常的呼叫处理信令过程 图4 23是SIF在ISDN用户部分 ISUP 消息中的格式 图4 24是SIF在SCCP和TC消息中的格式 信令单元格式小结 1 No 7信令单元有几种 格式如何 问题1 哪个单元的哪个字段含有信令路由信息 问题2 TUP消息的标记部分有 CIC 它表示什么意义 问题3 TUP消息由No 7信令系统的第几功能级产生处理 问题4 信令链路级根据信号单元中哪个字段检测传输错误 2 画出正常的呼叫处理信令过程问题1 解释IAM IAI ACM ANC CLF RLG 它们放在哪个单元的哪个字段之中 问题2 一般呼叫过程分几步 No 7信令网No 7信令是公共信道信令 它在信息网的业务节点 各类交换局 操作维护中心 网络数据库等 之间的专用信令信道中传送 形成了一个独立于它所服务的信息网的业务支撑网 No 7信令网传送的信令单元就是一个个数据分组 信令点和信令转接点对信令的处理过程就是存储转发的过程 各路信令信息对信令信道的使用是采用统计时分复用的方式 因而我们说No 7信令网其本质是一个载送信令信息的专用分组交换数据网 它可支持电话通信网 PSTN 电路交换的数据网 CSPDN 窄带综合业务数字网 N ISDN 宽带综合业务数字网 B ISDN 和智能网 IN 等各种信令信息的传送 从而实现呼叫的建立和释放 业务的控制 网路的运行和管理以及各种补充业务的开放等功能 信令网的组成信令网是由信令点 SP 信令转接点 STP 和信令链路三部分组成的 如图4 25所示 图4 25信令网的组成示意图 1 信令点信令点 SP 是信令消息的起源点和目的点 它是信息网中具有No 7信令功能的业务节点 如各类交换局 电话交换局 数据交换局 ISDN交换局 B ISDN交换局 网管中心 操作维护中心 网络数据库 业务交换点 业务控制点等 信令点是由No 7信令系统中的MTP和UP两部分组成 若它具有业务交换点或业务控制点功能 则由No 7信令系统中的MTP SCCP和TC部分组成 2 信令转接点信令转接点 STP 是将一条信令链路收到的信令消息转发到另一条信令链路的信令转接中心 它具有信令转接功能 STP可分为 独立的信令转接点和综合的信令转接点 1 独立的信令转接点独立的信令转接点是只完成信令转接功能的STP 即专用的信令转接点 独立的信令转接点只具有No 7信令系统中的MTP功能 2 综合的信令转接点 综合的信令转接点既完成信令转接的功能 同时又是信令消息的起源点和目的点 即具有信令点功能的信令转接点 综合的信令转接点具有No 7信令系统中的MTP和UP部分的功能 STP容量可用二个参数来表示 STP可以连接的信令链的最大数量信令处理能力 每秒钟可以处理的最大消息信令单元数量MSU s 独立型STP 最大信令链路数不小于256条链路 信令处理能力不小于20000MSU s 综合型STP 最大信令链路数不小于256条链路 信令处理能力不小于10000MSU s 3 信令链路信令链路是No 7信令网中连接信令点和信令转接点的数字链路 其速率为64kbit s 它由No 7信令的第一和第二功能级组成 即具有No 7信令系统中的MTP1和MTP2部分的功能 4 3 2信令工作方式使用公共信道信令传送局间话路群的信令时 根据通话电路和信令链的关系 可以采用下面三种工作方式 直联工作方式 准直联工作方式和非直连工作方式 1 直联工作方式信令点SP1和SP2之间有直达的信令链路相连 且该信令链路是专为这两个交换局之间的电路群服务的 即为SP1和SP2信令点的用户部分所存在的信令关系服务的 2 准直联工作方式如果信令消息是在信令的源点和目的点之间的两段或两段以上串接的信令链路上传送 即信令传送路径与信令关系是非对应的 并且只允许通过预定的路由和信令转接点 则这种传送方式叫做准直联工作方式 图4 26直联工作方式 图4 27准直联工作方式 信令工作方式 a 直连方式 b 准直连方式 3 非直联工作方式与上述准直联工作方式相同 信令消息是在信令的源点和目的点之间的两段或两段以上串接的信令链路上传送 但是在信令的源点和目的点之间的多条信令路由中 信令消息在哪条路由上传送是随机的 与话路无关 是由整个信令网的运行情况动态选择的 这种方式可有效地利用网络资源 但会使信令网的路由选择和管理非常复杂 因而目前在No 7信令网上未建议采用 图4 28是非直联工作方式 信令传送时 对信令路由1 SP1 STP1 SP2和信令路由2 SP1 STP2 SP2的选择是随机 没有事先规定 图4 28非直联工作方式 No 7信令网的结构1 信令网的结构信令网的结构可分为无级信令网和分级信令网 1 无级信令网就是信令网中不引入信令转接点 信令点间采用直联工作方式 这种方式在信令网的容量和经济性上都满足不了国际 国内信令网的要求 故未广泛被采用 2 分级信令网就是含有信令转接点的信令网 它可按等级分为二级信令网 三级信令网等 目前大多数国家采用二级信令网结构 当二级信令网不能满足要求时 应采用三级信令网 采用几级信令网 主要取决于信令网所能容纳的信令点数量以及STP的容量 图4 29无级信令网和分级信令网 2 中国No 7信令网结构我国No 7信令网采用三级信令网结构 即由高等级信令转接点 HSTP 低等级信令转接点 LSTP 和信令点 SP 及其信令链路组成 长途信令网三级 大中城市本地网二级 其中SP包括电话交换局 ISDN交换局 业务交换点SSP 业务控制点SCP等 中国No 7信令网的分级结构见图4 30 图4 30中国No 7信令网的分级结构 HSTP采用二个平行的A B平面网 A B平面内部的各个HSTP间分别为网状相连 A B平面之间成对的HSTP间相连 第二级的LSTP与HSTP和SP间的连接方式为分区固定连接方式 每个LSTP通过信令链至少要分别连接至A B平面内成对的HSTP LSTP至A B平面两个HSTP的信令链路组间采用负荷分担方式工作 每个SP至少连至两个STP HSTP LSTP 若连至HSTP时 应分别固定连至A B平面内成对的HSTP SP至两个HSTP的信令链路组间采用负荷分担方式工作 SP至两个LSTP的信令链路组间也采用负荷分担方式工作 每个信令链路组中至少应包括两条信令链路 近期各信令点间采用直联方式为主 待NO 7信令网具备监控手段后 逐步增大准直连比例 3 我国电话网和信令网的对应关系HSTP设在C1 C2交换中心 C1和C2长途局直接与HSTP相连 HSTP汇接C1 C2及所属LSTP的信令 LSTP设在C3交换中心 同一分信令区内的长途局应与本区内的每对LSTP相连 LSTP汇接C3 C4